摘要：基于拓扑优化方法,提出了设计具有任意负泊松比超材料及结构的功能基元拓扑优化法。针对功能基元的不同初始拓扑基结构,包括矩形和三角形初始拓扑基结构,以指定的负泊松比值作为约束条件,以功能基元柔顺度最大化为目标函数,建立了任意负泊松比超材料拓扑优化模型并求解。提取拓扑优化得到的功能基元最优构型,经周期性分布从而形成负泊松比结构。建立优化得到的超材料结构有限元模型,验算了功能基元的泊松比,计算分析了该超材料试件的静、动力学特性。结果表明,该负泊松比效应超材料试件具有较好的承载能力,且在中低频段有较好的减振效果。

摘要：提出基于阻抗优化的高传递损失基座设计法,定义高传递损失的量化关系。该方法基于阻抗级和阻抗级落差描述基座的减振效果,通过阻抗综合优化设计获得高传递损失基座。以某水面舰船为例,采用有限元方法对舰船舱段内的基座进行频响分析,通过单点激振单点拾振、单点激振多点拾振的阻抗计算实例,验证了利用阻抗级来描述舰船基座减振效果的可行性。基于Isight平台的近似代理模型优化方法,对基座系统中方钢不同拓扑布局进行了分析,以方钢布置尺寸为设计变量实现了多因子阻振优化设计。高传递损失基座的阻抗优化设计方法可为工程中基座减振设计提供参考。

摘要：在保证结构承载能力的前提下,设计了含轻量化、减振降噪性能优良的负泊松比超材料肋板的双层圆柱壳结构,探索将其应用于潜艇动力设备舱舱段,以降低因动力设备引起的振动与噪声。通过调节超材料肋板宽度,可改变双层圆柱壳结构的整体刚度,调节超材料功能基元壁厚、角度以及基元层数可改变双层圆柱壳结构的隔振及声辐射性能;研究了保持肋板总质量不变条件下,超材料功能基元层数对双层圆柱壳结构隔振与声辐射性能的影响;给出了不同超材料肋板结构宽度、功能基元负泊松比及基元层数下双层圆柱壳结构的强度、固有频率、加速度响应级、振级落差、振动传递率以及辐射声功率。通过与常规双层圆柱壳结构对比,证实了采用负泊松比超材料肋板的双层圆柱壳结构轻量化优势与低噪声性能。

摘要：针对多工况结构拓扑优化问题中的载荷病态现象,基于RAMP(Rational Approximation of Material Properties)拓扑优化模型,提出应用灰色理论确定工况权重系数,并将应变能目标函数归一化的折衷规划模型法.通过专家评价方法获得工况权重系数的灰色区间,结合灰色理论计算工况权重系数灰色区间的精确值,并采用导重法推导出多工况结构拓扑优化问题的求解迭代表达式.通过定义载荷比描述载荷病态的程度,对多工况结构拓扑优化典型算例在不同载荷比及不同工况权重系数下进行结构拓扑优化分析.优化结果表明,灰色权重折衷规划模型及求解方法对多工况结构拓扑优化问题具有高效、稳定的特点,能够克服载荷病态问题,并通过大跨度甲板强横梁的结构拓扑优化设计证明本文设计方法的有效性.

摘要：通过建立声子晶体负泊松比蜂窝基座的等效动力学模型,研究该基座局域共振减振机理。探讨动力学参数(固有频率比、质量比、阻尼比)、声子晶体的周期层数等对基座减振性能的影响规律。研究结果表明,当声子晶体固有频率与基座固有频率接近时,能有效降低基座发生结构共振时的响应幅值。建立声子晶体蜂窝基座的优化设计模型,优化得到具有指定局域共振固有频率的声子晶体结构。动力学频响计算表明,该优化设计基座能够有效抑制结构的低频共振现象。

摘要：利用负泊松比超材料在减振降噪方面的优良性能,将其应用于潜艇动力设备舱舱段的结构设计。将该舱段双层壳间实肋板改为负泊松比超材料肋板,既降低因动力设备引起的振动与噪声,又能使结构重量降低。通过建立潜艇有限元模型分析水下振动及辐射噪声,调整超材料肋板的胞元板厚,对比研究不同质量约束下超材料肋板与实肋板设计的舱段外壳振动加速度级;使用耦合间接边界元方法计算了潜艇辐射声功率级及声压辐射指向性,通过与实肋板机舱段结构的潜艇结构对比,负泊松比超材料肋板在总合成声功率上表现出更好的降噪性能。采用含负泊松比超材料能够更好的阻隔动力设备机械振动向外壳的能量传递,论证了负泊松比超材料肋板在实际工程中的应用价值及前景。

摘要：提出了船舶减振统一阻抗模型法,以结构阻抗值衡量减振能力,探讨同步进行刚度-阻振质量-阻尼材料综合配置的结构动力学布局优化设计。分别建立了基于结构原点阻抗、传递阻抗和阻抗级落差描述的三种动力学布局优化模型。以某军舰基座减振设计为例,验证所提出的统一阻抗模型法。算例中以基座各构件的厚度和大质量阻振方钢截面尺寸为尺寸设计变量,方钢和阻尼材料的布局为拓扑设计变量,利用模型映射变换方法,将该离散优化模型连续化。利用近似代理模型方法,求解该多频段动力学优化问题,验证刚度-阻振质量-阻尼材料同步优化设计的优越性。

摘要：为了确定铲斗挖泥船的抬船高度,首先计算不同环境条件下铲斗挖泥船受到的环境外载荷,然后建立铲斗挖泥船力学模型,最后计算4种典型作业工况下桩腿受力。以桩腿受力为零作为上拔临界状态,计算铲斗挖泥船在不同作业工况、波高、浪向、作业方向以及使用不同容量铲斗时的最小抬船高度,得到不同波高下推荐的安全抬船高度,并总结出浪向和作业方向对最小抬船高度的影响规律。建立的抬船高度预报方法可为此类船舶的定位桩设计和作业时的抬船操作提供参考。